फोटोग्राफी में कंप्यूटिंग और रंगिमेट्री, एक ग्रेस्केल या ग्रेस्केल छवि एक है जिसमें प्रत्येक पिक्सेल का मान केवल एक प्रकाश का प्रतिनिधित्व करने वाला एक नमूना है, अर्थात यह केवल तीव्रता की जानकारी देता है इस तरह की छवियां, जिन्हें काले और सफेद या मोनोक्रोम के रूप में भी जाना जाता है, को विशेष रूप से भूरे रंग के रंगों से बना होता है, जो सबसे कमजोर तीव्रता से काले रंग के होते हैं और सबसे मजबूत होते हैं।

ग्रेस्केल छवियां एक बिट द्वि-तानवाला काले और सफेद छवियों से अलग हैं, जो कंप्यूटर इमेजिंग के संदर्भ में केवल दो रंग, काले और सफेद (जिसे बिलिवल या द्विआधारी छवि भी कहते हैं) के साथ चित्र हैं। ग्रेस्केल चित्रों में कई रंगों के बीच ग्रे है

ग्रेस्केल चित्र प्रत्येक पिक्सेल पर आवृत्तियों (या तरंग दैर्ध्य) के एक विशेष भारित संयोजन के अनुसार प्रकाश की तीव्रता को मापने का नतीजा हो सकता है, और इस तरह के मामलों में वे मोनोक्रैमिक योग्य होते हैं जब केवल एक आवृत्ति (व्यवहार में, आवृत्तियों के एक संकीर्ण बैंड ) कब्जा कर लिया है।आवृत्तियों सिद्धांत रूप से विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम (जैसे अवरक्त, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी, आदि) में कहीं से भी हो सकते हैं।

रंगमेट्रिक (या अधिक विशेष रूप से फोटमितिक) ग्रेस्केल छवि एक ऐसी छवि है जिसमें परिभाषित ग्रेस्केल रंग की जगह होती है, जो एक मानक रंग-स्थान के ऐक्रॅटिक चैनल को संग्रहीत संख्यात्मक नमूना मान को मैप करता है, जो स्वयं मानव दृष्टि के मापा गुणों पर आधारित है।

यदि मूल रंग की छवि को परिभाषित रंग स्थान नहीं है, या यदि ग्रेस्केल छवि को रंगीन छवि के रूप में समान मानव-कल्पनायुक्त ऐक्रेट्रमिक तीव्रता का इरादा नहीं है, तो ऐसी रंग छवि से एक ग्रेस्केल छवि पर कोई अद्वितीय मैपिंग नहीं है।

संख्यात्मक प्रतिनिधित्व
एक पिक्सेल की तीव्रता को न्यूनतम और एक अधिकतम, समावेशी के बीच दी गई श्रेणी के भीतर व्यक्त किया गया है। यह रेंज, 0 या (0%) (कुल अनुपस्थिति, काली) और 1 (या 100%) (कुल उपस्थिति, श्वेत) से लेकर किसी भी आंशिक मानों के बीच में सीमा के रूप में एक अमूर्त तरीके से प्रदर्शित होती है। इस संकेतन का प्रयोग अकादमिक कागजात में किया जाता है, लेकिन यह परिभाषित नहीं करता कि “काला” या “सफेद” रंगिमेट्री के संदर्भ में है।कभी-कभी पैमाने पर छपाई में बदल दिया जाता है, जैसे छपाई में संख्यात्मक तीव्रता का अर्थ है कि स्याही आधेपन में कितना कार्यरत है, 0% का प्रतिनिधित्व कागज का सफेद (कोई स्याही) और 100% ठोस काला (पूर्ण स्याही) है।

कंप्यूटिंग में, हालांकि ग्रेस्केल तर्कसंगत संख्याओं के माध्यम से गिना जा सकता है, इसलिए छवि पिक्सल को सामान्य रूप से उन्हें अहस्ताक्षरित पूर्णांक के रूप में संग्रहित करने के लिए मात्राबद्ध किया जाता है, ताकि आवश्यक भंडारण और गणना को कम किया जा सके। कुछ शुरुआती स्केल मॉनिटर केवल सोलह अलग-अलग रंगों को प्रदर्शित कर सकते हैं, जो द्विआधारी रूप में 4-बिट का उपयोग करके संग्रहीत किया जाएगा। लेकिन आज विज़ुअलाइज्ड छवियों (जैसे फोटो) दृश्य प्रदर्शन (स्क्रीन और मुद्रित दोनों पर) के लिए आम तौर पर 8 बिट प्रति नमूना पिक्सेल के साथ संग्रहीत हैं। यह पिक्सेल गहराई 256 अलग-अलग तीव्रताएं (यानी, भूरे रंग के) को रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है, और गणना को सरल भी करता है क्योंकि प्रत्येक पिक्सेल नमूना को व्यक्तिगत रूप से एक पूर्ण बाइट के रूप में एक्सेस किया जा सकता है। हालांकि, यदि ये तीव्रता भौतिक प्रकाश की मात्रा के बराबर होती है तो वे उस पिक्सेल (जिसे रैखिक एन्कोडिंग या पैमाने कहा जाता है) में दर्शाते हैं, तो आसन्न काले रंगों के बीच के मतभेदों को बैंडिंग कलाकृतियों के रूप में काफी स्पष्ट किया जा सकता है, जबकि कई हल्के रंगों बहुत ग़ैर-अप्रत्यक्ष अप्रत्याशित वेतन वृद्धि एन्कोडिंग द्वारा “बेकार” हो जाएगा। इसलिए, रंगों को आम तौर पर एक गामा-संपीड़ित गैर-रेखामान पैमाने पर समान रूप से फैलाया जाता है, जो आमतौर पर दोनों अंधेरे और हल्के रंगों के लिए वर्दी अवधारणात्मक वृद्धि को लगभग अनुमानित करता है, आमतौर पर ध्यान देने योग्य वृद्धि से बचने के लिए (केवल मुश्किल से) इन 256 रंगों को पर्याप्त बना देता है।

तकनीकी उपयोग (उदाहरण के लिए मेडिकल इमेजिंग या रिमोट सेंसिंग एप्लिकेशन) में सेंसर की सटीकता (आमतौर पर प्रति नमूना 10 या 12 बिट्स) का पूर्ण उपयोग करने के लिए और कंप्यूटेशंस में गोलाई त्रुटियों को कम करने के लिए अधिक स्तर की आवश्यकता होती है। सोलह बिट्स प्रति नमूना (65,536 स्तर) अक्सर ऐसे उपयोगों के लिए एक सुविधाजनक विकल्प होते हैं, क्योंकि कंप्यूटर 16-बिट शब्द कुशलतापूर्वक प्रबंधित करते हैं टीआईएफएफ और पीएनजी (अन्य) छवि फ़ाइल प्रारूपों में समर्थन 16-बिट मूल रूप से स्केल करता है, हालांकि ब्राउज़र और कई इमेजिंग प्रोग्राम प्रत्येक पिक्सेल के निम्न क्रम 8 बिट को अनदेखा करते हैं। आंतरिक रूप से गणना और कार्य भंडारण के लिए, छवि प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर आमतौर पर 16 या 32 बिट्स के पूर्णांक या फ्लोटिंग-पॉइंट संख्या का उपयोग करता है।

रंग को ग्रेस्केल में परिवर्तित करना
ग्रेस्केल में एक मनमाना रंग की छवि का रूपांतरण सामान्य रूप से अद्वितीय नहीं है; रंग चैनलों के विभिन्न भार प्रभावी ढंग से कैमरे पर अलग-अलग रंग के फोटोग्राफिक फिल्टर के साथ काले और सफेद फिल्म की शूटिंग के प्रभाव का प्रतिनिधित्व करते हैं।

कलरिमेट्रिक (अवधारणात्मक ल्यूमिनेंस-संरक्षण) ग्रेस्केल में रूपांतरण

एक सामान्य रणनीति, फोटमिति के सिद्धांतों का उपयोग करना है या अधिक मोटे तौर पर, रंगिमेट्री, ग्रेस्केल मानों का लक्ष्य (लक्ष्य स्केल रंगीन पेंस में) की गणना करने के लिए है ताकि मूल रंग की छवि के अनुसार एक ही चमक (तकनीकी रूप से सापेक्ष चमक) हो सके (इसके रंगों के अनुसार) । उसी (सापेक्ष) चमक के अलावा, यह विधि यह भी सुनिश्चित करता है कि दोनों छवियों को एक ही निरपेक्ष luminance दिखाया जाएगा, के रूप में दिए गए छवियों के किसी भी क्षेत्र में, प्रति वर्ग मीटर candelas की अपनी SIunits में उपकरणों द्वारा मापा जा सकता है बराबर व्हाइटपॉइंट ल्यूमिनेंस को मानव दृष्टि के एक मानक मॉडल का उपयोग करके परिभाषित किया जाता है, इसलिए ग्रेस्केल छवि में चमक को बनाए रखने से अन्य अवधारणात्मक लपट उपायों, जैसे एल *(1 9 76 सीआईई एल अब रंगीन स्पेस) के रूप में भी जबरदस्त होता है, जिसे रैखिक चमक के द्वारा निर्धारित किया जाता है। स्वयं (सीआईई 1 9 31एक्सवाईजेड कलर स्पेस में) जो कि हम किसी भी अस्पष्टता से बचने के लिए यहां वाई रैखिक के रूप में देखेंगे।

कलरिमेट्रिक (अवधारणात्मक ल्यूमिनेंस-संरक्षण) ग्रेस्केल में रूपांतरण
एक सामान्य रणनीति, फोटमिति के सिद्धांतों का उपयोग करना है या अधिक मोटे तौर पर, ग्रेसिल्क मानों की गणना करने के लिए, रंगीन-रेखा (लक्ष्य में ग्रेस्केल रंगों की चोटी पर) का उपयोग करना है ताकि मूल रंग की छवि के रूप में एक ही चमक (तकनीकी रूप से सापेक्ष चमक) हो सके (इसके रंगों के अनुसार )। उसी (सापेक्ष) चमक के अलावा, यह विधि यह भी सुनिश्चित करता है कि दोनों चित्रों में एक ही निरपेक्ष luminance होगा जब प्रदर्शित किया जा सकता है, के रूप में छवियों के किसी भी क्षेत्र में, इसकी एसआई इकाइयों के प्रति वर्ग मीटर प्रति कैंडलस में मापा जा सकता है, दिए गए समान चौराहेल्यूमिनेंस को मानव दृष्टि के एक मानक मॉडल का प्रयोग करके परिभाषित किया जाता है, इसलिए ग्रेस्केल छवि में चमक को बनाए रखने से अन्य अवधारणात्मक लपट उपायों, जैसे कि L * (1 9 76 सीआईई लैब रंग अंतरिक्ष में) को कायम रखा जाता है जो कि रैखिक ल्यूमिनेंस वाई द्वारा निर्धारित होता है (जैसा कि सीआईई 1 9 31 एक्सवाईजेड कलर स्पेस में) हम किसी भी अस्पष्टता से बचने के लिए यहां यिनियर के रूप में देखेंगे।

एक ठेठ गामा-संपीड़ित (नॉनलाइनर) आरजीबी रंग मॉडल के आधार पर एक रंगीन स्थान को अपने ल्यूमिनेंस के ग्रेस्केल प्रतिनिधित्व के लिए परिवर्तित करने के लिए, गामा संपीड़न फ़ंक्शन को गामा विस्तार (रैखिकरण) के माध्यम से पहले एक रैखिक आरजीबी में बदलने के लिए हटाया जाना चाहिए colorspace, ताकि उचित भारित राशि रैखिक रंग घटकों के लिए लागू किया जा सकता है  ) के लिए रैखिक luminance वाईरैखिक की गणना, जो फिर गामा-संकुचित वापस हो सकता है अगर ग्रेस्केल परिणाम भी एक विशिष्ट nonlinear colorspace में इनकोडिंग और संग्रहीत किया जा सकता है

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आम sRGB रंग अंतरिक्ष के लिए, गामा विस्तार को परिभाषित किया गया है


जहां सी srgb तीन गामा संकुचित एसआरबीजी प्राइमरी ( आर एसआरबीबी , जी एसआरबीबीबी और बी एसआरजीबी , प्रत्येक श्रेणी [0,1] में से एक) औरसी रैखिक एक समान रैखिक-तीव्रता मूल्य ( आर रैखिक , जी रैखिक , और बी रैखिक , [0,1] रेंज में भी) फिर, रैखिक चमक को तीन रैखिक-तीव्रता मूल्यों के भारित योग के रूप में गणना किया जाता है। एसआरजीबी कलर स्पेस को सीआईई 1 9 31 लाइनर ल्यूमिनेंस वाई रेखीय के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसे


ये तीन विशेष गुणांक सटीक आरईसी की रोशनी के लिए ठेठ ट्र्राकाट्रेट इंसानों की तीव्रता (ल्यूमिनेंस) की धारणा को दर्शाते हैं। एसआरजीबी की परिभाषा में उपयोग किए जाने वाले 709 एडीटीमी प्राथमिक रंग (क्रोमैटिकिटि) मानव दृष्टि हरे रंग के लिए सबसे अधिक संवेदनशील है, इसलिए इसमें सबसे बड़ा गुणांक मूल्य (0.7152) है, और कम से कम नीले रंग के प्रति संवेदनशील है, इसलिए इसमें सबसे छोटी गुणांक (0.0722) है। रैखिक आरजीबी में ग्रेस्केल तीव्रता को सांकेतिक शब्दों में बदलने के लिए, तीन रंगीन घटकों में से प्रत्येक को गणना की गई रेखीय ल्यूमिनेंस के बराबर सेट किया जा सकता है (जगह  मूल्यों के द्वारा  इस रेखीय ग्रेस्केल को प्राप्त करने के लिए), जिसे आम तौर पर एक परंपरागत गैर-रेखीय प्रतिनिधित्व पर वापस लाने के लिए गामा संकुचित होने की आवश्यकता होती है। एसआरजीबी के लिए, इसके तीन प्राइमरी में से प्रत्येक को एक ही गामा संकुचित वाई एसआरजीबी पर सेट किया जाता है, जो कि ऊपर के गामा विस्तार के व्युत्क्रम से दिया जाता है।


क्योंकि तीन एसआरजीबी घटकों के बराबर होते हैं, यह दर्शाता है कि यह वास्तव में एक ग्रे इमेज है (रंग नहीं), इन मूल्यों को एक बार स्टोर करने के लिए केवल आवश्यक है, और हम इसका परिणामस्वरूप ग्रेस्केल छवि कहते हैं। यह सामान्य रूप से sRGB- संगत छवि प्रारूपों में संग्रहीत किया जाएगा जो एक एकल-चैनल ग्रेस्केल प्रतिनिधित्व, जैसे जेपीईजी या पीएनजी का समर्थन करते हैं। वेब ब्राउजर और अन्य सॉफ़्टवेयर जो एसआरजीबी छवियों को पहचानते हैं, ऐसी ग्रेस्केल छवि के लिए समान रेंडरिंग करना चाहिए क्योंकि यह एक “रंग” sRGB छवि के लिए होता है जिसमें सभी तीन रंगीन चैनलों में समान मूल्य होता है

वीडियो सिस्टम में ल्यूमा कोडिंग
रंगीन रिक्त स्थान जैसे कि Y’UV और उसके रिश्तेदारों के लिए, जो कि मानक रंगीन टीवी और पीएएल, सेकम, और एनटीएससी जैसे वीडियो सिस्टम में उपयोग किए जाते हैं, एक गैररेखीय लूमा घटक (वाई) गम-संकुचित प्राथमिक तीव्रता से सीधे गणना की जाती है एक भारित राशि के रूप में, जो कि हालांकि, रंगिमेट्रिक ल्यूमिनेंस का सही प्रतिनिधित्व नहीं है, गैमा विस्तार और फोटमितिक / रंगिमेट्रिक गणना में प्रयुक्त संपीड़न के बिना और अधिक जल्दी से गणना की जा सकती है। पीएएल और एनटीएससी द्वारा उपयोग किए गए Y’UV और Y’IQ मॉडल में, rec601 luma (वाई) घटक के रूप में गणना की जाती है


जहां हम प्रधानमंत्री का उपयोग एसआरजीबी गैर-रेखीय मूल्यों (ऊपर चर्चा किए गए) से इन अलाइनलाइन मूल्यों को अलग करने के लिए करते हैं, जो कुछ अलग गामा संपीड़न सूत्र का उपयोग करते हैं, और रैखिक आरजीबी घटकों से एटीएससी द्वारा विकसित एचटीटीटीवी के लिए आईटीयू-आर बीटी .70 9 मानक का उपयोग अलग-अलग रंग गुणांकों का उपयोग करता है, जैसे कि लूमा घटक को कम्प्यूटिंग करता है

 ।
यद्यपि ये संख्यात्मक रूप से उपरोक्त sRGB में समान गुणांक होते हैं, प्रभाव अलग होता है, क्योंकि ये यहां सीधे सीधे रैखिक मानों के बजाय गामा संकुचित मूल्यों पर लागू होते हैं। एचडीआर टेलीविज़न के लिए आईटीयू-आर बीटी.2100 मानक अभी तक अलग गुणगुणियों का उपयोग करता है, जैसे लूमा घटक की गणना करता है

 ।
देखने के लिए रेंडर करने से पहले आम तौर पर इन रंगों को वापस नॉनलाइनार आर’जी’बी में बदल दिया जाता है उस सीमा तक कि पर्याप्त सटीक बनी हुई है, तब उन्हें सही ढंग से गाया जा सकता है

लेकिन अगर लूमा घटक ‘Y’ को इसके बजाय रंग छवि के ग्रेस्केल प्रतिनिधित्व के रूप में सीधे इस्तेमाल किया जाता है, तो ल्यूमिनेंस संरक्षित नहीं है: दो रंगों में एक ही लूमा वाई हो सकती है, लेकिन अलग सीआईई रैखिक चमकता Y (और इस तरह से भिन्न nonlinear Y srgb परिभाषित के रूप में ऊपर) और इसलिए मूल रंग से एक सामान्य इंसान के लिए गहरा या हल्का दिखाई देते हैं। इसी प्रकार, समान रंगों वाले दो रंगों में वाई (और इस तरह एक ही वाईएसआरजीबी ) सामान्यतः ऊपर दिए गए वाई ‘ लूमा परिभाषाओं में से किसी एक में अलग-अलग लूमा होगा।

रंगीन चित्र अक्सर कई स्टैक्ड रंग चैनलों के बने होते हैं, उनमें से प्रत्येक दिए गए चैनल के मान स्तर का प्रतिनिधित्व करते हैं। उदाहरण के लिए, आरजीबी चित्र लाल, हरे और नीले रंग के प्राथमिक रंग घटकों के लिए तीन स्वतंत्र चैनलों से बना है; सीएमवाईके छवियों में सियान, मैजेंटा, पीले और काली स्याही प्लेट्स आदि के चार चैनल हैं।

यहां एक पूर्ण आरजीबी रंग छवि के रंग चैनल बंटवारे का एक उदाहरण है बाईं ओर का स्तंभ प्राकृतिक रंगों में पृथक रंग चैनलों को दिखाता है, जबकि उनके ग्रेस्केल समानताएं हैं:

रिवर्स भी संभव है: अपने अलग ग्रेस्केल चैनलों से एक पूर्ण रंग छवि बनाने के लिए। मैंगलिंग चैनलों द्वारा ऑफ़सेट, घूर्णन और अन्य जोड़तोड़ का उपयोग करके, मूल छवि को सटीक रूप से पुन: प्रस्तुत करने के बजाय कलात्मक प्रभाव प्राप्त किए जा सकते हैं।

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